Elektrostatika

13. Teoretická otázka - Elektrostatika

ľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľ

1) ELEKTRICKÝ NÁBOJ

- elektron = z řeč. jantar

- základní charakteristická veličina popisující těleso (částici)

- značka Q [Q] = C (coulomb)

- elektrický náboj těles je vždy celočíselným násobkem elementárního náboje e (náboj elektronu)

- dva druhy náboje - kladný a záporný (+/-)

Zákon zachování elektrického náboje:

Celkový elektrický náboj v izolované soustavě je stálý. Elektrický náboj nelze vytvořit ani zničit.

- zelektrování tělesa - vzájemným třením dvou těles přechází náboj z jednoho tělesa do druhého

- náboj lze přenést dotykem

- náboj lze přemísťovat i uvnitř tělesa

- vodiče - látky obsahující volné elektrony - elektronový plyn

- izolanty - bez volných elektronů

- elektrostatická indukce - přiblížíme-li elektricky nabité těleso k nenabitému vodiči Ţ elektrony ve vodiči se přemístí

- polarizace izolantů - izolanty nemají volný náboj × dojde k vytvoření elektrických dipólů (vychýlení elektronového obalu) Ţ na koncích existuje vrstva s tzv. vázanými náboji

2) COULOMBůV ZáKON

- elektrický náboj má silové účinky

- analogie k gravitačnímu zákonu

- ε − permitivita prostředí (charakterizuje prostředí, ve kterém se el. pole nachází)

- εo - permitivita vakua

- εr - relativní permitivita prostředí

3) INTENZITA ELEKTRICKÉHO POLE

- vektorová veličina daná vztahem:

- existuje analogie k intenzitě gravitačního pole

- q - zkušební náboj (elementární kladný náboj)

- intenzita má směr elektrické síly

- spojením definice intenzity a Coulombova zákona dostáváme:

- elektrické siločáry - popisují elektrické pole

- myšlené orientované čáry, jejichž tečna v daném bodě má směr a orientaci intenzity

- navzájem se neprotínají

- elektrické pole je pole zřídlové

- radiální elektrické pole - v okolí bodového náboje

- homogenní elektrické pole - intenzita má ve všech bodech stejný směr i velikost

- vytváří-li elektrické pole více zdrojů Ţ intenzita je vektorovým součtem jednotlivých intenzit

4) ROZMÍSTĚNÍ ELEKTRICKÉHO NÁBOJE NA VODIČI

- volný náboje se rovnoměrně rozmísťuje jen na povrchu koule

- největší náboj - hrany, hroty

- nejmenší náboj - dutiny

- plošná hustota náboje:

- pro kouli můžeme odvodit: σ = Q/S = Q/(4⋅π⋅r2)

E = 1/(4⋅π⋅ε)⋅Q/r2) = Q/(4⋅π⋅r2)⋅1/ε = σ/ε

- tento vztah platí obecně pro každý vodič

5) PRÁCE V HOMOGENNÍM ELEKTRICKÉM POLI

- síla působící na těleso: Fe = E⋅Q

- pro práci obecně platí: W = F⋅d

- práce odpovídá změně elektrické potenciální energie - WAB = Ep

- EP vztahujeme k místu s nulovou potenciální energií - země, uzemněné vodiče,....

6) ELEKTRICKÝ POTENCIÁL

- Potenciál v daném bodě je roven práci, kterou vykonají síly elektrického pole při přemístění bodového náboje q z daného místa do místa s nulovým potenciálem (povrch Země).